Acide malonique

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Acide malonique
Acide malonique
Acide malonique
Identification
Nom IUPAC acide propanedioïque
Synonymes Acide carboxyacétique

Acide propanedioïque

Acide méthanedicarboxylique
No CAS 141-82-2
No EINECS 205-503-0
SMILES
InChI
Apparence cristaux blancs[1]
Propriétés chimiques
Formule brute C3H4O4  [Isomères]
Masse molaire[2] 104,0615 ± 0,0039 g/mol
C 34,63 %, H 3,87 %, O 61,5 %,
104,06 g/mol
pKa pKa1=2,83 et pKa2 = 5,69
Propriétés physiques
fusion (décomposition) : 135 °C[1]
Solubilité dans l'eau à 20 °C : 73 g·l-1[1]
Masse volumique 1,6 g·cm-3[1]
Pression de vapeur saturante 0,1 Pa (18,5 °C)
Précautions
SIMDUT[3]
D2B : Matière toxique ayant d'autres effets toxiques
D2B,
Inhalation 1,5 mg·m-3
Peau irritant
Yeux irritant
Ingestion nocive R22
Écotoxicologie
DL50 1 310 mg·kg-1 (rat)
Considérations thérapeutiques
Classe thérapeutique Ce poison cellulaire arrête la deshydrogénase succinique.
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

L'acide malonique est un diacide carboxylique aliphatique de formule : HOOC-CH2-COOH. Ce composé chimique dénommé également acide propanedioïque a été découvert et identifié en 1858 à partir de produits d'oxydation de jus de pommes. Il se présente sous forme de poudre cristalline blanche, sans odeur, mais avec une forte tension de vapeur à température ambiante.

Ces dérivés sont des intermédiaires de synthèse industrielle pour la condensation de Knoevennagel ou de Döbner-Knoevenhagel, dont on peut découvrir un exemple avec l'acide cinnamique. L'acide malonique sert aussi à la fabrication de l'acide barbiturique et ses dérivés. Poison cellulaire, la molécule entre en compétition avec l'acide succinique de formule HOOC-CH2-CH2-COOH et entrave le cycle de Krebs.


Propriétés[modifier | modifier le code]

À température ambiante, l'acide malonique est une poudre cristalline colorée. Sur le banc Koffler, le corps poudreux fond vers 136 °C, puis s'évapore progressivement. Certaines impuretés revêtant les cristaux, comme l'acide acétique, rendent la détermination du point de fusion fort imprécise.

La poudre est facilement soluble dans l'eau. Elle est également soluble dans la pyridine, l'éthanol, le méthanol et l'éther ou diéthyl éther. Elle n'est pas soluble dans le benzène.

Par chauffage, en présence d'un déshydratant commun du type pentoxyde de phosphore P4O10 ou chlorure de calcium CaCl2, la molécule diacide perd une molécule d'eau et cette élimination ou plus précisément de déshydratation donne l'anhydride de l'acide malonique.

Les deux protons acides sont situés sur les deux fonctions acides carboxyliques, -COOH. La première acidité est relativement forte par la présence d'un groupement attracteur qui est l'autre acide carboxylique en alpha de l'atome de carbone porteur du premier acide. Le proton part facilement car la base conjuguée est ainsi stabilisée par la proche présence de la fonction carboxylique restante.

Une décarboxylation est facile, elle conduit à un diol éthylénique, à deux fonctions alcool, –OH sur le même carbone, composé nécessairement instable qui se réarrange en acide acétique.

Préparation, fabrications industrielles et usages[modifier | modifier le code]

Produit d'oxydation du jus de pomme, mais aussi isolé dans le suc de betterave à sucre, l'acide malonique est un exemple caricatural de produit chimique naturel et toxique.

il est fabriqué industriellement en partant de l'acide chloroacétique[4].

Synthesis of malonic acid.png

le carbonate de sodium génère le sel de sodium de l'acide qui alors réagit avec le cyanure de sodium pour former l'acide cyanoacétique via une substitution nucléophile. Le groupe nitrile est hydrolysé avec de l'hydroxyde de sodium en malonate de sodium dont l'acidification fournit l'acide malonique.

Ce composé est commun dans les fabriques de produits pharmaceutiques.

Les dérivés d'acide malonique, en particulier les esters maloniques qui protègent la fonction acide carboxylique d'une éventuelle dégradation ou favorisent une réactivité dirigée, interviennent dans des importantes synthèses :

  • Le malonate de diéthyle s'additionne à l'urée par une liaison amide pour former un hétérocycle l'acide barbiturique et de l'éthanol. Si le carbone central de l'acide malonique est diversement substitué, on obtient d'autres composés barbituriques.
  • La synthèse malonique permet de fixer sur le carbone central de l'acide malonique une ou deux chaînes carbonées choisies, la suppression d'une des deux fonctions acides carboxyliques est acquise par chauffage avec une facile réaction finale de décarboxylation après une préalable desestérification.


Toxicité et règles de sécurité[modifier | modifier le code]

Composé inflammable, aux vapeurs irritantes et nocives[modifier | modifier le code]

L'acide malonique est un produit instable. Chauffé vers 140 °C, il se décompose en fumées toxiques ou en vapeurs potentiellement inflammables. Un début d'incendie peut être arrêté à l'aide de poudre CO2, d'agents chimiques secs, de mousses ou d'eau pulvérisée.

Les vapeurs sont irritantes pour les muqueuses, la peau et les yeux. L'acide malonique peut être absorbé par les voies respiratoires et digestives. Il est nocif en cas d'ingestion et fortement irritant pour les conduits pulmonaires.

Il faut éviter un stockage fourre-tout, en présence de bases, d'agents oxydants ou réducteurs.

Inhibiteur biochimique et poison cellulaire[modifier | modifier le code]

L'acide malonique est un inhibiteur enzymatique, analogue de structure. Il entre en compétition avec l'acide succinique lors de la deshydrogénase succinique, étape du cycle des acides tricarboxyliques. Le métabolisme cellulaire est retenu et peut être entravé, ce qui implique des conséquences perturbatrices du cycle de Krebs.

L'acide malonique est un poison cellulaire, fort dangereux du fait de sa solubilité dans l'eau et les liquides physiologiques, ainsi que sa tension de vapeur relativement élevée qui accroît les risques accidentels d'inhalation.

Danger de confusion des appellations triviales[modifier | modifier le code]

Il ne faut pas confondre l'acide malonique et les sels d'anion ou encore les esters couramment nommés malonates, avec l'acide malique et les malates, ou l'acide maléique et les maléates.

L'appellation attribuée par les chimistes provient toutefois d'une même racine, malum en latin, signifiant la pomme en latin, mais les molécules ou les anions diffèrent par leurs structures et leurs propriétés.

Références[modifier | modifier le code]

  1. a, b, c et d ACIDE MALONIQUE, fiche de sécurité du Programme International sur la Sécurité des Substances Chimiques, consultée le 9 mai 2009
  2. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  3. « Acide malonique » dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 23 avril 2009
  4. Nathan Weiner. "Malonic acid". Org. Synth.; Coll. Vol. 2: 376.